Esta vez os explicamos cómo mejorar vuestros vuelos fotogramétricos para sacar el mayor partido al uso de puntos de control o también denominados puntos de apoyo. Aún así existen diversas dudas que resolveremos ya mismo: qué son, cómo colocarlos, cuántos elegir y otras muchas más.
Resolviendo la primera duda frecuente: Sí, Aerial Insights es capaz de procesar puntos de control. De esta forma incrementamos significativamente la precisión de los resultados con respecto al procesamiento de imágenes sin puntos de control.
Empecemos con lo básico…
¿Qué son los puntos de control?
Los puntos de control (ground control points, GCP en inglés) son puntos de referencia que:
- Se colocan físicamente en el entorno.
- Se fotografían desde el aire.
- Se establecen sus coordenadas geográficas con precisión.
Es decir, el piloto tiene que colocar por cada punto de control una referencia visual (un objeto, una marca de pintura en el suelo, una diana impresa). Estos objetos deben ser claramente visibles desde el aire, e idealmente, localizables en varias fotos. Esta etapa forma parte y hay que tenerla en cuenta en la planificación de vuelo (más información aquí).
En paralelo, es necesario utilizar un GPS de alta precisión para establecer la localización (geográfica) de cada punto. El fin último es establecer una correspondencia entre lo que se ve en las fotos y la coordenada geográfica precisa de aquello que se ve.
¿Qué aspecto debe tener un punto de control?
No hay una opción única. Aquí cada maestrillo tiene su librillo y, al margen de las recomendaciones que os podamos hacer, existen preferencias personales. Lo único estrictamente necesario es, y no nos cansaremos de repetirlo: el punto de control tiene que ser claramente identificable desde el aire.
En las imágenes podéis ver diferentes puntos de control. Desde marcas de cal y pintura en el suelo, hasta elementos impresos en lona o papel, conos de obra, incluso detalles de construcciones (esquinas, tapas de alcantarilla, bordillos). Para más ideas, os recomendamos una búsqueda online como ésta.
Las recomendaciones de Aerial Insights
Los puntos de control deben de tener:
- Tamaño suficiente y forma adecuada: Para un vuelo a 80 metros de altura con una cámara de 14 megapíxeles y una óptica con una focal de 18mm, un punto de control cuadrado de medio metro de lado va a ocupar un área de 16 x 16 píxeles. No es mucho, pero es suficiente. Un punto de control del mismo tamaño, hecho con dos trazas de pintura de 10 centímetros de ancho, probablemente pasará desapercibido ya que su anchura es de menos de 3 píxeles.
- Centro claramente definido y con suficiente contraste: Lo único que interesa de un punto de control es la posición de su centro. Una X hecha con dos líneas, un cuadrado dividido en cuatro cuadrantes, una letra T, un diana… son igualmente válidos. En general, evitad manchas de color uniforme o formas excesivamente irregulares.
- No utilizar colores que se integren con el entorno. Un punto de control blanco dentro de una zona de roca calcárea hará que probablemente se identifiquen elementos del entorno como puntos de control.
- Utilizar materiales que sean visibles en diferentes condiciones de iluminación. Y nos referimos a visible desde el punto de vista del drone, no a ras de suelo. Lo que es absolutamente visible a ras de suelo, no necesariamente lo será desde el cielo.
- Apoyadlos sobre superficies planas y libres de oclusiones. Así mejoraremos la probabilidad de que el punto de control se vea completo y con suficiente tamaño. Evitad árboles, vegetación, edificaciones, etc. El resultado suele ser que el punto de control es visible en muchas menos imágenes, lo que en ocasiones resulta en medidas inutilizables.
Finalmente, planificad para “la tormenta perfecta”. Todo el mundo tiene un mal día, la climatología es imprevisible y cualquiera de los problemas anteriores se combinarán en vuestra contra en un caso real. El hecho de que utilices una cámara de 20 megapíxeles no implica que las imágenes resultantes sean siempre nítidas (ved los cuadros de detalle de la imagen inferior). Es probable que las condiciones de luz cambien durante un vuelo de 20 minutos. Como ejemplo, un vuelo perfectamente ejecutado como el de la imagen inferior, con puntos de control tan grandes como un coche y un material fosforescente han resultado en puntos de control que son difíciles de identificar.
Ejemplos de puntos de control difíciles de identificar
¿Por qué es necesario utilizar puntos de control?
Conocer con exactitud la localización en dónde se han tomado cada imagen del vuelo es tremendamente importante para asegurar la precisión de las reconstrucciones. La tecnología GPS es un gran logro técnico, pero también sufre de ciertos errores, como se puede ver aquí. Los dispositivos de posicionamiento de los drones no son perfectos.
La combinación de todos los factores anteriores puede dar lugar a lecturas con errores de decenas de metros en el plano horizontal. Tampoco es raro encontrar dispositivos que generan alturas que difieren en medio centenar de metros respecto de la realidad. Además, una lectura en el mismo punto generará localizaciones diferentes en diferentes momentos del tiempo.
La forma de compensar todo lo anterior es utilizar puntos de control. Para ello es necesario disponer de un GPS de alta precisión (RTK, PPK). Estos se ven menos afectados por los problemas anteriormente citados.
Una vez determinadas las localizaciones de los puntos de control, su identificación en las fotografías nos dan la situación exacta de varios zonas del mapa. Esta información se extiende a todos los píxeles de la ortofotografía resultante de forma que la geolocalización de cada uno de sus píxeles es más precisa.
¿Cuándo utilizar los puntos de control?
Es muy tentador pensar que mayor precisión es siempre mejor pero hay situaciones en las que no es necesario (o bien no se gana nada) incluyendo puntos de control. En otros son absolutamente indispensables. El criterio os lo dará el uso final de los mapas y reconstrucciones que generemos para vosotros. Es decir, vuestro cliente os dirá de forma (explícita o implícita) si son necesarios.
En general, un trabajo en el que priman criterios estéticos o donde las medidas exactas no son importantes, no requerirá puntos de control. Uno en el que sea necesario conocer distancias, áreas o volúmenes, o bien que la localización de cada detalle tenga que ser exacta, sin duda que requerirán el uso de puntos de control. Este es el caso típico de trabajos técnicos de fotogrametría, construcción, topografía, canteras…
También recomendamos utilizar puntos de control en aquellos trabajos en los que vayamos a generar varios juegos completos de resultados diferentes a partir de fotografías tomadas en vuelos separados varios días/semanas. Para poder compararlos entre sí, es necesario disponer de localizaciones de alta calidad.
¿Cómo se toman e identifican los puntos de control?
Una vez hemos decidido el lugar en donde localizar los puntos de control es necesario hacer algún tipo de marca visible. Podemos utilizar pintura, cal, dianas de diferentes materiales, elementos del terreno u otros objetos.
Para tomar estos puntos de control y conocer las coordenadas geográficas exactas se suele utilizar un GPS RTK (Real time Kinematic GNSS) o PPK (Post-Processed Kinematic) – más sobre las diferencias, ventajas e inconvenientes en otro post. Estos dispositivos son instrumentos de precisión complejos y que requieren ciertos conocimientos. En caso de duda, contad con la ayuda de un topógrafo. El podrá determinar estos datos con absoluta garantía.
Obviamente, los puntos de control deben estar colocados antes de comenzar el vuelo. Determinar su posición puede ser un trabajo anterior o posterior al vuelo.
¿Cuántos puntos de control son necesarios?
Recomendamos trabajar con, al menos, 4 o 5 puntos de control en casos con superficies de decenas de hectáreas y orografías simples. Además es recomendable disponer de varios puntos extra. Como buena práctica, solo los primeros serán tenidos en cuenta en los cálculos, mientras que los segundos se usarán para comprobar la precisión de los resultados.
En caso de tomas de datos muy extensas, con formas alargadas, orografías complejas, etc. se recomienda colocar puntos de control repitiendo el criterio anterior o bien cada 500-1.000 metros lineales. En todo caso, cada proyecto es diferente y requiere un análisis previo. Antes de acometer un proyecto de estas características, hablad con nosotros. Es probable que nuestros consejos os ahorren una parte importante de los costes.
Ya hemos comentado que los puntos de control deben de estar visibles en varias fotografías. Por este motivo evitad colocar los puntos de control en zonas muy cercanas a los extremos de la zona a mapear ya que, al coincidir con las zonas de giro la cámara tenderá a verlos en menos ocasiones. En la misma línea, evitad árboles, vegetación, edificaciones, etc.
En caso de que necesitéis cambiar baterías o completar vuelos diferentes, recomendamos tomar un número uniforme de puntos en cada vuelo y, a ser posible, en las zonas comunes entre vuelos.
¿Cómo debéis enviar los puntos de control a Aerial Insights?
Muy sencillo, una vez habéis subido las imágenes a la plataforma, debéis de enviarnos un email con las coordenadas de cada punto (WGS84, ETRS89, UTM) y explicarnos qué aspecto tiene cada uno. Para ello, sólo es necesario adjuntar un par de imágenes de la serie y hacer una marca o bien una descripción escrita del mismo. A partir de ahí, nuestro equipo se encargará de hacer todo lo necesario para que estos puntos de control muestren todo su potencial en los resultados.
Como siempre, cuando el procesado esté listo os llegará una notificación y podréis consultar, compartir y descargar los resultados desde nuestra plataforma online.
Como siempre, cualquier cuestión que os pueda surgir nos la podéis hacer llegar por correo electrónico a info@aerial-insights.co, o bien a través de nuestras redes sociales (Facebook, Twitter y Linkedin).
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Agradecimientos: Las imágenes incluidas en este artículo han sido cedidas por Xavier Pujadas.
Se puede levantar con drobe donde exista mucha vegetación como por ejemplo en zona tropical donde aya arboles
Saludos Wilson;
Sí que es posible realizar fotogrametría en las zonas que comentas, pero hay que realizar el vuelo a una altura suficiente con respecto a las copas de los árboles. De lo contrario, el paralelaje de la fotos será muy intenso y no será posible generar una reconstrucción.
Un saludo.
Hola, cual puede ser la altura ideal con respecto a las copas de los árboles para volar una zona muy densa?
Saludos Jose, en realidad no hay una respuesta única. Como norma general, tiene que ser un compromiso entre la resolución de las captura (GSD) y la altura que te permite minimizar los efectos de paralaje.
Cada caso es diferente, con lo que para salir de dudas envíanos un kmz con el área de interés y te ayudaremos a decidir.
Un saludo
Es posible usar el GPS del celular como punto de control?
Saludos Edgar,
La mayoría de los GPSs incluidos en teléfonos móviles no tiene la precisión suficiente para, por ejemplo, utilizarlo en trabajos de topografía. Es por eso que se suele utilizar un dispositivo RTK/PPK para apoyar los trabajos. En el mercado tienes gran variedad de configuraciones y precios.
Un saludo
Muy buena tarde,, Siempre procuramos volar a 80 m de altura con cámara de 20 Mpix. cuantos puntos de control son recomendados por hectárea? (ejem. 5 o 6 puntos de control para 100 has) aveces hay áreas de 100, 200 500 o 1000 Has,. Que parámetro recomiendan para la colocación de puntos de control acorde al número de hectáreas.
Muchas gracias
Saludos Waldo;
Depende de la orografía del terreno, la extensión y la expectativa de precisión de los resultados. Te recomendamos que contrates nuestro plan profesional, ya que incluye una sesión en la que poder estudiar en detalle tu caso.
Un saludo.
Hola que tal? Tengo entendido que se puede realizar fogrametria con un drone de 12 mp sin el sistema incorporado de rtk(ejemplo Phantom 3 pro o phantom 4). Es posible? Tiene q ser a una altura inferior para poder poder tener mejor visualizacion de la reconstruccion? Desde ya muy interesante la informacion brindada. Muchas Gracias.
Saludos Héctor,
Gracias por tu interés en Aerial Insights.
Tienes razón: para poder hacer una fotogrametría no es necesario un dron con GPS RTK. El GPS simplemente da una aproximación de la posición de la cámara en el momento del disparo. Cuanto más precisa mejor, pero teniendo en cuenta que éste es sólo uno de los aspectos que intervienen a la hora de generar una reconstrucción: la altura de vuelo, la distancia focal de la cámara, su resolución, la existencia o no de puntos de apoyo terrestres… todo influye en la resolución final de un trabajo.
Como caso extremo y poco frecuente, comentarte que de vez en cuando completamos trabajos en los que, o bien, el dron no tenía gps o bien la cámara ha fallado y no ha sido capaz de establecer la posición del dron. Para estos casos en los que no hay un GPS del que podamos fiarnos, disponemos de un arsenal de herramientas desarrolladas internamente que nos permiten aprovechar esas imágenes que de otra forma tendrían que ser descartadas.
Como referencia, Aerial suele trabajar con puntos de apoyo terrestres, drones con GPS (RTK o no) y cámaras de alta resolución. Esto nos permite generar resultados con precisiones equivalentes a las que puedas encontrar con métodos tradicionales, pero a costes más bajos y tiempos de entrega más cortos.
¿Responde a tu pregunta?
Gracias por las dudas que con vuestro trabajo nos aclaráis de manera profesional.
Tengo un problema o no, esa es la cuestión; al hacer un vuelo con la toma de imágenes correspondiente y teniendo los puntos de control tomados me he dado cuento en repetidas ocasiones que la coordenada Z de las imágenes no se acerca ni por asomo a las tomadas en los puntos de control.
Hay veces que están incluso por encima de la Z de las cámaras.
¿Cometo algún error? o hay algún paso de calibración que no hago, ¿podéis echarme una mano?
Equipo: Phantom 4 PRO
Gracias.
Saludos Alberto,
Gracias por tu pregunta. El caso que nos comentas es habitual. Y no, no tienes un problema.
Para entender que está sucediendo tienes que saber que el Phantom 4 utiliza la combinación de un GPS standard y un barómetro para determinar las coordenadas de cada imagen. Este barómetro puede presentar variaciones importantes entre diferentes vuelos, incluso una lectura individual puede generar una coordenada completamente diferente a la que te devolvería un GPS de precisión. En la práctica tanto las coordenadas XY como la Z sufren de un error significativo, aunque es mucho más visible en el valor de cota. La combinación de todo lo anterior la que genera el «problema» que comentas.
Aerial tiene mucha experiencia manejando este tipo de circunstancias. La próxima vez que te encuentres con una situación semejante, no dudes en contactarnos.
Un saludo
Fernando
¿Ustedes pueden corregir ese error en z sin necesidad de puntos de apoyo?
Saludos Aaron,
Siempre es necesario aportar una referencia que nos de la altura adecuada. Ten en cuenta que la precisión del GPS del dron puede ser limitada, con lo que nunca está de más incluir puntos de apoyo topográficos (o al menos una referencia de altura) en las simulaciones.
Un saludo
Hola a todos. Con respecto a la variacion de altura en trabajos realizados con el Phantom 4 Pro V2, les comento que parece ser un defecto de este aparato. He realizado el mismo trabajo con una serie anterior del Phantom y la variacion en altura es tremenda al rededor de los 60 metros. Incluso reclame en la tienda donde compre el dron y me devolvieron uno completamente nuevo por garantia de fabrica. Pero este tiene el mismo error. Habra que quejarse al fabricante para que corrijan este problema. Saludos
Saludos Daniel,
Los equipos que comentas son tremendamente versátiles y muy útiles en, por ejemplo, trabajos topográficos. De hecho, gran parte de nuestros clientes utilizan diferentes versiones de phantom.
El problema que comentas, no es realmente un problema, sino una decisión de diseño del fabricante: la altura del dron se calcula a partir de una lectura de la presión atmosférica. Esto hace que puedas encontrar variaciones entre diferentes vuelos, incluso cuando corresponden a la misma zona. Si las condiciones metereológicas cambian, no es extraño encontrar variaciones de decenas de metros.
La solución es utilizar puntos de apoyo topográficos. Los procedimientos más útiles están descritos en este mismo post.
Un saludo
Buenas Sres. Aerial Insights.
Quisiera saber cual seria el tamaño ideal para los GCP al utilizar un drone a 80m altura con camara 4K 4mm (Parrot Anafi). Favor expresar tamaño aproximado en cms.
Saludos Pedro,
Buena pregunta.
El requerimiento principal es que el centro de la marca (una X pintada con un color que resalte del suelo) debe ser visible desde el aire.
Supongamos que a 80m, un Anafi es capaz de hacer fotografías con un tamaño de pixel (GSD) de 2 cm. En ese caso, y asumiendo que vas a pintar una X en el suelo, necesitarás al menos 2 o 3 pixeles en los que aparezca cada uno de los brazos de la cruz de forma nítida. Teniendo en cuenta la vibración del dron, que la lente no es perfecta, la iluminación, etc. es probable que sea necesario el doble. En este caso, necesitaríamos 4-6 píxeles de ancho, es decir, entre 8 y 10 cm.
Esto es simplemente una aproximación basada en la experiencia, y tu caso puede ser diferente.
Recordad que Aerial Insights es especialista en procesado de datos de dron y que todos nuestros servicios incluyen el soporte necesario para asegurarte el éxito de tus vuelos.
Un saludo
Fernando
Un gran artículo, lo añado a mis marcadores para cuando lo necesite. Gracias por compartir.
Hola
Quisiera saber, que precisión aproximada se alcanza sobre el producto, en el caso de tomas de datos con formas alargadas, colocando puntos de control cada 500-1.000 metros lineales? Con una altura de vuelvo de 80 metros,
Saludos Camila,
En realidad, no hay una respuesta única. Depende, entre otras, de la ejecución de los vuelos, los parámetros con los que se han capturado las fotografías, la altura de vuelo, la nitidez de la cámara, la cantidad, localización y precisión de las medidas de los puntos de apoyo…
De acuerdo a nuestra experiencia, los errores típicos en las cercanías de un punto de apoyo serán de unos pocos milímetros. Estos errores típicamente tienen una media centrada en el cero, y una desviación estándar de pocos milímetros. En zonas que no contienen puntos de apoyo, o bien están muy separados, serán mayores. La cifra concreta depende de cada caso.
Esto es lo que consistentemente medimos en nuestros proyectos, y en parte, es el resultado de buenas prácticas que conservan la precisión durante cada etapa del proyecto.
Hola, si utilizas un dron con corrección PPK o RTK, crees que el uso de los GCP mejorará aún más tu mosaico?
Gracias
Saludos Fernando,
Los GCP van a mejorar la precisión de tus resultados, asumiendo una medición cuidadosa de los puntos de apoyo y su uso correcto en las simulaciones fotográmetricas. En realidad, cuanta más información tenga la simulación, más cercanos a la realidad serán los resultados, por lo que un vuelo ejecutado con PPK o RTK, se verá beneficiado por el uso de GCP.
Simplemente como recordatorio, tanto los servicios de topografía llave en mano, como las opciones de procesado de datos que ofrece Aerial, permiten utilizar drones RTK/PPK como puntos de apoyo topográficos.
Un saludo